JPH08319095A - 油圧ウィンチの制御方法および同装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 二速度形油圧モータの高低速切換を、クレー
ンの転倒やブームの折損防止といったクレーンの安全性
確保の観点から行わせる。 【構成】 モーメントリミッタ１１により、急停止時の
衝撃荷重を加味した実作用荷重Ｗｒおよび実作用圧力Ｐ
ｒを演算で求め、これらをクレーンの安全性を確保する
観点で設定された許容荷重Ｗｏ、およびモータ１の破損
を防止するための許容圧力Ｐｒと比較し、Ｗｏ＞Ｗｒ
で、かつ、Ｐｏ＞Ｐｒの条件を満足するときにのみ高速
運転を可能とするように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は押しのけ容量を小容量と
大容量との間で切換えて高速状態と低速状態とに切換え
る二速度形油圧モータを駆動源とする油圧ウィンチの制
御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、二速度形油圧モータを用いた油圧
ウィンチの制御装置として、特公平３−７５９９号公報
に示されているように、モータの負荷圧力を容量切換弁
および高低速選択弁を介してモータのレギュレータに導
入し、負荷圧力が、モータの破損を防止するための許容
限界値として予め定められた許容圧力以下となる場合に
はモータの小容量・高速運転を可能とし、負荷圧力がモ
ータ許容圧力を超える場合にはモータを自動的に大容量
・低速に切換えてモータを保護するようにしたものが公
知となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の技術によると、モータ負荷圧力が許容圧力以下の状
態であっても、クレーンに標準装備されたモーメントリ
ミッタ（過負荷防止装置）による自動停止作用、または
オペレータによる手動急停止操作によって巻上または巻
下動作が急停止した場合に、その衝撃荷重によってクレ
ーンの転倒やブームの折損等の危険事態が発生するおそ
れがあり、クレーンにとって最も重要な安全性に問題が
あった。

【０００４】そこで本発明は、モータの高低速切換を、
クレーンの転倒やブームの折損防止といったクレーンの
安全性確保の観点から行わせることができる油圧ウィン
チの制御方法および同装置を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明（油圧ウ
ィンチの制御方法）は、押しのけ容量が小容量と大容量
とに切換えられて回転速度が高速と低速とに切換えられ
る二速度形油圧モータを駆動源として備えたウィンチに
おいて、実際の吊り荷重とこの吊り荷重をそのときの巻
上または巻下速度で急停止させたときの衝撃荷重との和
である実作用荷重Ｗｒが、安全荷重の許容限界値として
の許容荷重Ｗｏよりも小さいとき以外は上記モータを低
速回転させるものである。

【０００６】請求項２の発明（油圧ウィンチの制御装
置）は、押しのけ容量が小容量と大容量とに切換えられ
て回転速度が高速と低速とに切換えられるウィンチ駆動
モータとしての二速度形油圧モータと、この油圧モータ
を上記高速状態と低速状態との間で切換える高低速切換
手段と、この高低速切換手段に対してモータを低速状態
とする低速指令信号またはこの逆の高速指令信号を出力
する制御手段と、実際の吊り荷重Ｗｔを演算するための
荷重情報を検出する荷重情報検出手段と、油圧モータの
運転速度を検出するモータ速度検出手段とを具備し、上
記制御手段は、（Ａ） 上記荷重情報検出手段からの荷
重情報に基づいて実際の吊り荷重Ｗｔを演算する吊り荷
重演算部と、（Ｂ） この演算される吊り荷重Ｗｔと、
この吊り荷重Ｗｔをそのときの巻上または巻下速度で急
停止させたときの衝撃荷重との和である実作用荷重Ｗｒ
を演算する実作用荷重演算部と、（Ｃ） この実作用荷
重Ｗｒと、安全荷重の許容限界値としての許容荷重Ｗｏ
とを比較する荷重比較部と、（Ｄ） この荷重比較部で
の比較結果に基づき、 Ｗｏ＞Ｗｒ のとき以外は上記高低速切換手段に対して低速指令信号
を出力する出力部とを有するものである。

【０００７】請求項３の発明は、請求項２の構成におい
て、制御手段が、（イ）実際の吊り荷重をそのときの巻
上または巻下速度で急停止させたときに油圧モータに作
用する負荷圧力である実作用圧力Ｐｒを演算する実作用
圧力演算部と、（ロ）この実作用圧力Ｐｒとモータ負荷
圧力の許容限界値として予め定められた許容圧力Ｐｏと
を比較する圧力比較部を備え、制御手段の出力部が、 Ｗｏ＞Ｗｒ で、かつ、 Ｐｏ＞Ｐｒ のとき以外に高低速切換手段に対して低速指令信号を出
力するように構成されたものである。

【０００８】請求項４の発明は、請求項２または３の構
成において、制御手段が、油圧モータの運転状態を検出
する運転状態検出手段を備え、制御手段の出力部が、モ
ータの停止状態でのみ高低速切換手段に対して高速指令
信号を出力し、運転状態では低速指令信号のみを出力す
るように構成されたものである。

【０００９】

【作用】上記構成によると、クレーンの転倒やブームの
折損等の危険事態の発生につながる吊り荷重の急停止時
の実作用荷重（吊り荷重と衝撃荷重の和）Ｗｒが許容荷
重Ｗｏを超えないという条件を満足するときのみに高速
運転が可能となる。

【００１０】すなわち、モータの高低速切換をクレーン
の安全性確保の観点で行わせることができる。

【００１１】また、請求項３の構成によると、高速切換
の条件として、モータの破損につながる実作用圧力（急
停止時のモータの負荷圧力）Ｐｒが許容圧力Ｐｏを超え
ないことという条件が付加されているため、モータの破
損をも防止することができる。

【００１２】しかも、制御手段によって実作用荷重Ｗｒ
および実作用圧力Ｐｒを演算で求め、これらを許容荷重
Ｗｏ、許容圧力Ｐｒと比較して上記条件を満足するか否
かを判断し、高低速切換手段に対する指令を出力するた
め、すなわち、高低速切換を電気信号によって行わせる
ため、高低速切換手段の構成が簡単ですむ。

【００１３】また、請求項４の構成によると、低速から
高速への切換えがモータ停止状態でのみ行われる（運転
状態では高速から低速への切換えのみ可能となり、ある
いは低速状態が保持される）ため、巻上・巻下時の加速
度成分によるみかけ上の荷重変化によって高速／低速の
切換えが繰り返し行われるハンチングの発生を防止する
ことができる。

【００１４】たとえば、 （イ）高速での急巻上げ操作時に、加速度成分によりみ
かけ上の吊り荷重が増加して実作用荷重が許容荷重を超
え、さらに定速運転に入って実作用荷重が許容荷重より
小さくなると、高速→低速→高速の繰り返し切換えが行
われる。

【００１５】（ロ）吊荷の宙吊り状態から、吊荷の自由
落下速度以上の速度でウィンチが巻下げられるような急
巻下げ操作が行われた場合、一旦、みかけ上の吊り荷重
が小さくなった後、巻下速度と自由落下速度とが等しく
なった時点で逆にみかけ上の吊り荷重が急激に増加し、
次に定速巻下に入って本来の吊り荷重が作用する。この
荷重変化により、高速→低速→高速の繰り返し切換えが
行われる可能性がある。

【００１６】これに対し請求項４の構成によると、低速
→高速の切換えがモータ停止時のみに行われ、モータ運
転時には高速→低速のみが可能となり、あるいは低速状
態に保持されるため、上記（イ）（ロ）の場合でも、高
速／低速の繰り返し切換えが回避されてハンチングが防
止される。

【００１７】

【実施例】図１において、１は図示しないウィンチドラ
ムを駆動する二速度形油圧モータ（以下、単にモータと
いう）、２はこのモータ１に対する油圧源で、このモー
タ１と油圧源２との間に油圧パイロット式三位置切換弁
であるコントロールバルブ３が設けられ、このコントロ
ールバルブ３が操作弁（以下、通称に従ってリモコン弁
という）４により遠隔操作されて巻上、中立、巻下の各
位置ａ，ｂ，ｃ間で切換わり作動し、これによりモータ
１が巻上回転、停止、巻下回転の間で制御される。

【００１８】５はリモコン弁４の操作レバー、イはこの
レバー５の巻上位置、ロは同中立位置、ハは同巻下位置
である。

【００１９】また、６はカウンタバランス弁、７はリリ
ーフ弁である。

【００２０】モータ１は、レギュレータ（容量切換シリ
ンダ）８の作動により押しのけ容量が小容量と大容量と
の間で変化して高速と低速とに切換えられる。

【００２１】このレギュレータ８は電磁式の高低速切換
弁９を介して補助油圧源１０に接続され、この高低速切
換弁９が、制御手段としてのモーメントリミッタ（過負
荷防止装置、以下、ＭＬと略記する）１１により高速位
置ａと低速位置ｂとの間で切換制御される。

【００２２】ＭＬ１１には、ブーム長さセンサ１２によ
って検出されるブーム長さＬｂ、ブーム起伏角センサ１
３によって検出されるブーム起伏角φ、シリンダ圧力セ
ンサ１４によって検出されるブーム起伏シリンダの圧力
（ロッド側、ヘッド側両圧力によって求められ、ブーム
長さ、ブーム起伏角、吊り荷重によって決まる）Ｐｃの
各荷重情報、および旋回角度センサ１５によって検出さ
れる旋回角度θ、アウトリガセンサ１６…によって検出
される各アウトリガ張出し量ｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４の
各作業姿勢情報が入力される。

【００２３】また、リモコン弁４とコントロールバルブ
３のパイロット室とを結ぶパイロットラインにリモコン
圧センサ１７，１８が設けられ、同センサ１７，１８に
よって検出される巻上側および巻下側リモコン圧Ｐｕ，
ＰｄもＭＬ１１に入力される。

【００２４】このＭＬ１１は、図２に示すように定格総
荷重演算部１９と、吊り荷重演算部２０と、実作用荷重
演算部２１と、実作用圧力演算部２２と、荷重比較部２
３と、圧力比較部２４と、出力部２５とから成り、これ
ら各部は次の作用を行う。

【００２５】定格総荷重演算部１９ ブーム長さＬｂと、ブーム起伏角φと、旋回角度θと、
アウトリガ張出し量ｄ１〜ｄ４の各情報に基づいて定格
総荷重（クレーンの転倒やブームの折損といった危険事
態の発生を防止して安全性を確保するための許容限界荷
重）Ｗｏを演算する。

【００２６】吊り荷重演算部２０ ブーム長さＬｂと、ブーム起伏角φと、シリンダ圧力Ｐ
ｃに基づいて実際の吊り荷重Ｗｔを演算する。

【００２７】実作用荷重演算部２１ 吊り荷重演算部２０で求められた吊り荷重Ｗｔを巻上ま
たは巻下時に急停止させたときに作用する荷重として、
吊り荷重Ｗｔと、この吊り荷重Ｗｔをそのときの巻上ま
たは巻下速度（リモコン圧センサ１７，１８によって検
出されるリモコン圧Ｐｕ，Ｐｄを用いて求められる）で
急停止させたときの衝撃荷重との和である実作用荷重Ｗ
ｒを演算する。

【００２８】実作用圧力演算部２２ 吊り荷重演算部２０で求められた吊り荷重Ｗｔと、リモ
コン圧Ｐｕ，Ｐｄによって求められるそのときの巻上ま
たは巻下速度とに基づき、 （吊り荷重Ｗｔによってモータ１に作用する負荷圧力）
＋（この吊り荷重Ｗｔをそのときの速度で急停止させた
ときにモータ１に作用するサージ圧力） によって急停止時に実際に作用する実作用圧力Ｐｒを演
算する。

【００２９】荷重比較部２３ 定格総荷重演算部１９で演算された定格総荷重Ｗｏと、
実作用荷重演算部２１で演算された実作用荷重Ｗｒとを
比較する。

【００３０】圧力比較部２４ 実作用圧力演算部２２で求められた実作用圧力Ｐｒと、
モータ１の破損を防止しうる限界圧力として予め定めら
れた許容圧力Ｐｏとを比較する。

【００３１】出力部２５ 両比較部２３，２４での比較結果と、リモコン圧Ｐｕ，
Ｐｄに基づき、 Ｗｏ＞Ｗｒ で、かつ、 Ｐｏ＞Ｐｒ 巻上または巻下でない（リモコン弁４が中立でモー
タ停止状態にある） という条件を満足するときにのみ、高低速切換弁９に高
速指令信号信号（電流）ｉを出力する。

【００３２】これらの作用を図３のフローチャートを併
用してさらに詳述する。

【００３３】ＭＬ１１の電源スイッチ（図示しない）の
オンによって制御がスタートすると、まず高低速切換弁
９がオフとされる（ステップＳ１）。

【００３４】この状態では、同切換弁９が低速位置ｂに
セットされるため、モータ１は低速状態となる。

【００３５】次に、各センサによって検出される各情報
が読み込まれる（ステップＳ２）とともに、リモコン圧
Ｐｕ，Ｐｄからリモコン弁４のレバー５が操作されてい
るか否か、すなわちモータ１が巻上側または巻下側に回
転しているか否かが判断される（ステップＳ３）。

【００３６】ここでＹＥＳ（モータ１が巻上または巻下
回転している）の場合はステップＳ２に戻り、ＮＯ（モ
ータ１が停止している）の場合にのみステップＳ４に移
って荷重と圧力の演算・比較が行われ、 Ｗｏ＞Ｗｒで、かつＰｏ＞Ｐｒ か否かが判別される。

【００３７】この時点では、モータ１は停止しているた
め、衝撃荷重およびモータサージ圧力はいずれも０とな
って吊り荷重Ｗｔ＝実作用荷重Ｗｒ、実作用圧力Ｐｒ＝
吊り荷重Ｗｔによってモータ１に作用する負荷圧力とな
る。

【００３８】ここで、上記条件が満足されたとき（ＹＥ
Ｓの場合。ＮＯの場合はステップＳ２に戻る）のみに高
低速切換弁９に高速指令信号ｉが出力されて同弁９が高
速位置ａに切換わる。

【００３９】これにより、補助油圧源１０からレギュレ
ータ８に鮎が導かれ、モータ１が低速状態（大容量）か
ら高速状態（小容量）に切換えられる。

【００４０】そして、この後、ステップＳ６で再びステ
ップＳ４と同じ演算・比較作用が行われる。

【００４１】従って、ステップＳ５でモータ１が高速状
態に切換わった後、リモコン弁４が操作されて巻上また
は巻下運転が開始されると、このステップＳ６で、吊り
荷重Ｗｔと速度とによって衝撃荷重が演算されて吊り荷
重Ｗｔに足され、吊り荷重Ｗｔより大きい実作用荷重Ｗ
ｒが定格総荷重Ｗｏと比較される。

【００４２】ここで、ＹＥＳの間は、高速状態に保持さ
れたまま、この演算・比較作用が繰り返される。

【００４３】一方、ＮＯの場合、すなわち前記条件が崩
れたときに、ステップＳ１に戻り高低速切換弁９がオフ
に切換えられてモータ１が低速状態に切換えられる。

【００４４】これにより、巻上または巻下の急停止によ
るクレーンの転倒やブームの折損といった危険事態の発
生、およびモータ１の破損が防止される。

【００４５】このように、実作用圧力Ｐｒが許容圧力Ｐ
ｏを超えるか、または急停止による衝撃荷重を加味した
実作用荷重Ｗｒが定格総荷重Ｗｏを超える場合には、モ
ータ速度が低速に切換えられ、または低速に保持される
ため、（Ｉ）モータ１の破損を防止し、（II）急停止に
よるクレーンの転倒やブームの折損といった危険事態の
発生を防止し、クレーンの安全性を確保することができ
る。

【００４６】また、低速から高速への切換えがモータ停
止状態でのみ行われ、巻上・巻下中は、このモータ停止
状態で選択された速度に保持されるため、高速での急巻
上げ操作や、吊荷の宙吊り状態からの急巻下げ操作によ
ってみかけ上の吊り荷重が変化しても、高速／低速の繰
り返し切換が回避されてハンチングの発生を防止するこ
とができる。

【００４７】他の実施例 （１）上記実施例では、高速への切換条件として、 定格総荷重Ｗｏ＞実作用荷重Ｗｒ 許容圧力Ｐｏ＞実作用圧力Ｐｒ の２つの条件を設定したが、本発明の最大の目的である
クレーンの安全性確保の点のみからは上記の条件のみ
を高速への切換条件としてもよい。

【００４８】（２）モータの破損を防止するための切換
作用を得る他の手段として、特公平３−７５９９号公報
に示されているようにモータの負荷圧を検出してレギュ
レータに導入する構成をとってもよい。

【００４９】（３）上記実施例では実作用荷重と比較さ
れる許容荷重として、ブーム長さ、ブーム起伏角等の作
業姿勢によって決まる定格総荷重を用いたが、このよう
な作業姿勢に関係のない固定値を許容荷重として設定し
てもよい。

【００５０】（４）上記実施例では、衝撃荷重を求める
ための巻上または巻下速度をリモコン圧Ｐｕ，Ｐｄによ
って求めるようにしたが、この巻上、巻下速度をモータ
１の回転速度等を検出する速度センサによって求めるよ
うにしてもよい。あるいは、コントロールバルブとして
手動式の切換弁を用いる場合には操作レバーのストロー
クを検出してもよい。

【００５１】また、吊り荷重Ｗｔについても、巻上ロー
プの張力を検出するセンサによって求めるようにしても
よい。

【００５２】

【発明の効果】上記のように本発明によるときは、実際
の吊り荷重Ｗｔと急停止時の衝撃荷重との和である実作
用荷重Ｗｒを許容荷重Ｗｏと比較し、Ｗｏ＞Ｗｒの条件
を満足するときにのみ高速運転が可能となるように構成
したから、クレーンの転倒やブームの折損といった危険
事態の発生を防止し、クレーンの安全を性確保すること
ができる。

【００５３】また、請求項３の構成によると、高速切換
の条件として、モータの破損につながる実作用圧力（急
停止時のモータの負荷圧力）Ｐｒが許容圧力Ｐｏを超え
ないことという条件が付加されているため、モータの破
損をも防止することができる。

【００５４】しかも、制御手段によって実作用荷重Ｗｒ
および実作用圧力Ｐｒを演算で求め、これらを許容荷重
Ｗｏ、許容圧力Ｐｒと比較して上記条件を満足するか否
かを判断し、高低速切換手段に指令信号を出力するた
め、すなわち、高低速切換を電気信号によって行わせる
ため、高低速切換手段の構成が簡単ですむ。

【００５５】また、請求項４の発明によると、低速から
高速への切換えがモータ停止状態でのみ行われ、運転中
は、このモータ停止状態で選択された速度に保持される
ため、高速での急巻上げ操作や、吊荷の宙吊り状態から
の急巻下げ操作によるみかけ上の吊り荷重の変化して
も、高速／低速の繰り返し切換を回避してハンチングの
発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例にかかる制御装置全体のブロッ
ク構成図である。

【図２】同装置におけるモーメントリミッタの内部ブロ
ック構成図である。

【図３】モーメントリミッタの作用を説明するためのフ
ローチャートである。

【符号の説明】

１ 二速度形油圧モータ ２ 高低速切換手段を構成するレギュレータ ９ 同高低速切換弁 １１ 制御手段としてのモーメントリミッタ １９ モーメントリミッタ内の定格総荷重演算部 ２０ 吊り荷重演算部 ２１ 実作用荷重演算部 ２２ 実作用圧力演算部 ２３ 荷重比較部 ２４ 圧力比較部 ２５ 出力部 １２ 荷重情報検出手段としてのブーム長さセンサ １３ 同ブーム起伏角度センサ １４ 同シリンダ圧力センサ １７，１８ モータ速度および運転状態を検出するため
のリモコン圧センサ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 押しのけ容量が小容量と大容量とに切換
   えられて回転速度が高速と低速とに切換えられる二速度
   形油圧モータを駆動源として備えたウィンチにおいて、
   実際の吊り荷重とこの吊り荷重をそのときの巻上または
   巻下速度で急停止させたときの衝撃荷重との和である実
   作用荷重Ｗｒが、安全荷重の許容限界値としての許容荷
   重Ｗｏよりも小さいとき以外は上記モータを低速回転さ
   せることを特徴とする油圧ウィンチの制御方法。
2. 【請求項２】 押しのけ容量が小容量と大容量とに切換
   えられて回転速度が高速と低速とに切換えられるウィン
   チ駆動モータとしての二速度形油圧モータと、この油圧
   モータを上記高速状態と低速状態との間で切換える高低
   速切換手段と、この高低速切換手段に対してモータを低
   速状態とする低速指令信号またはこの逆の高速指令信号
   を出力する制御手段と、実際の吊り荷重Ｗｔを演算する
   ための荷重情報を検出する荷重情報検出手段と、油圧モ
   ータの運転速度を検出するモータ速度検出手段とを具備
   し、上記制御手段は、 （Ａ） 上記荷重情報検出手段からの荷重情報に基づい
   て実際の吊り荷重Ｗｔを演算する吊り荷重演算部と、 （Ｂ） この演算される吊り荷重Ｗｔと、この吊り荷重
   Ｗｔをそのときの巻上または巻下速度で急停止させたと
   きの衝撃荷重との和である実作用荷重Ｗｒを演算する実
   作用荷重演算部と、 （Ｃ） この実作用荷重Ｗｒと、安全荷重の許容限界値
   としての許容荷重Ｗｏとを比較する荷重比較部と、 （Ｄ） この荷重比較部での比較結果に基づき、 Ｗｏ＞Ｗｒ のとき以外は上記高低速切換手段に対して低速指令信号
   を出力する出力部とを有することを特徴とする油圧ウィ
   ンチの制御装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の油圧ウィンチの制御装置
   において、制御手段が、 （イ）実際の吊り荷重をそのときの巻上または巻下速度
   で急停止させたときに油圧モータに作用する負荷圧力で
   ある実作用圧力Ｐｒを演算する実作用圧力演算部と、 （ロ）この実作用圧力Ｐｒとモータ負荷圧力の許容限界
   値として予め定められた許容圧力Ｐｏとを比較する圧力
   比較部を備え、制御手段の出力部が、 Ｗｏ＞Ｗｒ で、かつ、 Ｐｏ＞Ｐｒ のとき以外に高低速切換手段に対して低速指令信号を出
   力するように構成されたことを特徴とする油圧ウィンチ
   の制御装置。
4. 【請求項４】 請求項２または３記載の油圧ウィンチの
   制御装置において、制御手段が、油圧モータの運転状態
   を検出する運転状態検出手段を備え、制御手段の出力部
   が、モータの停止状態でのみ高低速切換手段に対して高
   速指令信号を出力し、運転状態では低速指令信号のみを
   出力するように構成されたことを特徴とする油圧ウィン
   チの制御装置。